基于单片机的红绿灯设计.docx

1、单片机原理及应用实验报告姓名 学号 班级摘要：马路上大量车辆的行驶需要遵守一定的交通规则，红绿灯便是最重要的一个管理交通的手段。红绿灯（交通信号灯）系以规定之时间上交互更迭之光色讯号， 设置于交岔路口或其他特殊地点，用以将道路通行权指定给车辆驾驶人与行人， 管制其行止及转向之交通管制设施。为一由电力运转之交通管制设施，以红、黄、绿三色灯号或辅以音响，指示车辆及行人停止、注意与行进，设于交岔路口或其他必要地点。近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。本次实验便是用80C51 单片机来设计一个红绿灯，实现了数码管9 秒倒计时， 同时控制红绿灯暗灭，黄灯

2、 5 秒闪烁的功能。本次实验完成的红绿灯虽然功能比较简单，但也体现了 80C51 单片机设计红绿灯的大致方法。关键词：单片机80C51 数码管 倒计时目录实验报告1一、前言4二、正文1. 设计要求52. 系统的组成工作原理52.1 系统的组成52.1.1 80C51 单片机52.1.2 74LS373 锁存器52.2 工作原理52.2.1 程序流程图52.2.2 引脚控制信号灯暗灭的原理62.2.3 实验所有数码管工作原理63. 电路及程序设计73.1 电路设计73.2.程序设计74. 实验、调试及测试结果与分析95.结论12前言：80C51 单片机属于 MCS-51 系列单片机，由 Inte

3、l 公司开发，其结构是 8048的延伸，改进了8048 的缺点，增加了如乘（MUL）、除（DIV）、减（SUBB）、比较（CMP）、16 位数据指针、布尔代数运算等指令，以及串行通信能力和 5 个中断源。采用 40 引脚双列直插式 DIP（Dual In Line Package），内有 128 个 RAM 单元及 4K 的 ROM。80C51 有两个 16 位定时计数器，两个外中断，两个定时计数中断，及一个串行中断，并有4 个 8 位并行输入口。80C51 内部有时钟电路，但需要石英晶体和微调电容外接，本系统中采用 12MHz 的晶振频率。由于 80C51 的系统性能满足系统数据采集及时间精

4、度的要求，而且产品产量丰富来源广，应用也很成熟，故采用来作为控制核心。在学习 51 单片机时，我们进行了 3 次实验，分别实现了对于信号灯暗灭的控制，中断计数，还有数码管计数功能。综合这3 次实验，可以完成一个9 秒倒计时的红绿灯设计。 本实验的基本要求是设计的红绿灯能完成 9 秒倒计时，以 80C51 单片机为中心，通过 1 个数码管和 12 盏信号灯控制交通。首先是南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，数码管开始倒计时；在 5 秒时，南北方向绿灯灭，同时黄灯开始闪烁， 东西方向不变化；在0 秒时，南北方向黄灯停止闪烁并熄灭，红灯同时亮，东西方向红灯熄灭，同时绿灯亮；数码管继续从9 秒开始倒计时，

5、在5 秒时，东西方向绿灯灭，同时黄灯开始闪烁；在0 秒时，东西方向黄灯停止闪烁并熄灭，同时红灯亮，南北方向红灯灭，绿灯亮；然后重复上述过程。正文1. 设计要求 基本要求：完成带 9 秒倒计时的交通灯设计 提高要求：倒计时到 5 秒时绿灯变黄灯并闪烁2. 系统的组成及工作原理 2.1 系统的组成2.1.1 80C51 单片机：运用到 80C51 单片机的 P0,P1,P2 引脚，其中 P1 引脚控制数码管，P2,P3 引脚控制信号灯。2.1.2 74LS373 锁存器：74LS373 是一种带三态门的 8D 锁存器，其管脚示意图如下示：其中：1D-8D 为 8 个输入端。 1Q-8Q为 8 个输

6、出端。 LE为数据打入端：当 LE 为“1”时，锁存器输出 状态同输入状态；当 LE 由“1”变“0”时，数据 打入锁存器 OE为输出允许端：当 OE=0 时，三态门打开； 当 OE=1 时，三态门关闭，输出高阻。 2.2工作原理 2.2.1程序流程图 如右所示： 2.2.2 引脚控制信号灯暗灭的原理 交通灯亮灭情况引脚的值南北绿，东西红南北黄，东西红南北灭，东西红南北红，东西绿南北红，东西黄南北红，东西灭21H22H20H0CH14H04H2.2.3 实验所有数码管工作原理十六进制所对应数码管显示的值：数码管显示灭十六进制数012300H3FH06H58H4FH466H5676DH7DH07

7、H897FH6FH3、电路及程序设计 3.1电路设计 ： 如图所示3.2 程序设计： ORG0000H LJMP MAIN MAIN:L1:MOV R2,#0AH ;数码管初始值设置为9 MOV P3,#00HL2:;南北方向绿灯亮,东西方向红灯亮MOV P0,#21HMOV P2,#21H LCALL DELAY MOV A,R2MOV DPTR,#NUM MOVC A,A+DPTR MOV P1,ALCALL DELAY DEC R2CJNE R2,#04H,L2L3:;南北方向黄灯闪烁，绿灯灭MOV P0,#22HMOV P2,#22H LCALL DELAY2 MOV A,R2MOV

8、DPTR,#NUM MOVC A,A+DPTR MOV P1,AL4:L5:L6:L7:LCALL DELAY2MOV P0,#20H MOV P2,#20H LCALL DELAY2 MOV A,R2MOV DPTR,#NUM MOVC A,A+DPTR MOV P1,ALCALL DELAY2 DEC R2CJNE R2,#0FFH,L3MOV R2,#0AH MOV P1,#00HMOV P0,#0CH ;南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮MOV P2,#0CHLCALL DELAY MOV A,R2MOV DPTR,#NUM MOVC A,A+DPTR MOV P3,ALCALL DELA

9、Y DEC R2CJNE R2,#04H,L6MOV R2,#04H ;东西方向黄灯闪烁L8:L9:MOV P0,#14H MOV P2,#14H LCALL DELAY2 MOV A,R2MOV DPTR,#NUM MOVC A,A+DPTR MOV P3,ALCALL DELAY2MOV P0,#04H MOV P2,#04H LCALL DELAY2 MOV A,R2MOV DPTR,#NUM MOVC A,A+DPTRMOV P3,A LCALL DELAY2 DEC R2CJNE R2,#0FFH,L8 LJMP MAINDELAY:;半秒延时，用于黄灯闪烁MOV R7,#05 DE

10、L2_L:MOV R6,#250 DEL3_L:MOV R5,#200 DJNZ R5,$DJNZ R6,DEL3_L DJNZ R7,DEL2_L RETDELAY2:;1 秒延时；用于计时MOV R7,#05 DEL4_L:MOV R6,#250 DEL5_L:MOV R5,#100 DJNZ R5,$DJNZ R6,DEL5_L DJNZ R7,DEL4_L RETNUM:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH END4、实验、调试及测试结果与分析（1）南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，开始倒计时(2) 在 5 秒结束时，南北方向绿灯变黄

11、灯，并闪烁（3）在 0 秒结束时，东西方向红灯灭绿灯亮，南北方向红灯亮，并重新开始9 秒倒计时（4）5 秒结束时，东西方向黄灯亮并开始闪烁（5）0 秒结束时，东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮，接下来重复以上。5. 结论本次实验的基本要求是设计9 秒倒计时的红绿灯，在这之上可以添加许多功能，本方案主要添加了黄灯的闪烁功能，对于黄灯如何进行闪烁，本方案采用的是循环方式，即将黄灯亮灭的状态皆编写出来，循环这2 个状态即可以实现闪烁功能。本次实验采用的延时方法精度并不高，忽略了许多语句执行所需时间，不过对于本次实验的设计要求还是够了，改进方案时可采用中断计时提高精确度。本次实验用上了 P0,P1,P2,P3，4 个引脚，所以在 P0,P2 引脚与红绿灯之间添加上了锁存器 74LS373，这也是本次实验值得改进的地方，该方案已经占用了全部引脚，没办法更好的扩展功能。通过本次实验，对于单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程，以及在常用编程设计思路技巧，特别是汇编语言的掌握方面都能向前迈了一大步。参考文献1 李全利.单片机原理及应用技术（第3 版）.高等教育出版社. 2009.